Wikisage, de vrije encyclopedie van de tweede generatie, is digitaal erfgoed

Wikisage is op 1 na de grootste internet-encyclopedie in het Nederlands. Iedereen kan de hier verzamelde kennis gratis gebruiken, zonder storende advertenties. De Koninklijke Bibliotheek van Nederland heeft Wikisage in 2018 aangemerkt als digitaal erfgoed.

  • Wilt u meehelpen om Wikisage te laten groeien? Maak dan een account aan. U bent van harte welkom. Zie: Portaal:Gebruikers.
  • Bent u blij met Wikisage, of wilt u juist meer? Dan stellen we een bescheiden donatie om de kosten te bestrijden zeer op prijs. Zie: Portaal:Donaties.

Computer

Uit Wikisage
Naar navigatie springen Naar zoeken springen

Een computer (rekenaar of taluw) is een apparaat waarmee gegevens volgens formele procedures (algoritmen) kunnen worden verwerkt. Meestal wordt met het woord computer een digitaal apparaat bedoeld, maar er bestaan ook analoge computers.

Oorspronkelijk werd het Engelse woord computer gebruikt om iemand mee aan te duiden die gecompliceerde berekeningen uitvoerde, met of zonder mechanische hulpmiddelen - vergelijk ook de Duitse term voor computer: 'Rechner' (rekenaar) de Zuid-Afrikaanse term voor computer: 'rekenaar' en de niet ingeburgerde Nederlandse tegenhangers ´rekenaar´ en ´taluw´- maar later werd de term ook gebruikt om apparaten te benoemen. Moderne computers worden voor veel meer gebruikt dan alleen wiskundige toepassingen. Ook veel administratieve en financiële taken worden aan de computer opgedragen, het Franse woord voor computer was eerst 'calculateur' of rekenaar en evolueerde naar 'ordinateur' (orde op zaken zetten).

Sinds de grote opkomst van de computer worden zij ook gebruikt voor informatievoorziening (internet) en amusement. Bij de moderne productie worden computers geïmplementeerd om machines mee te besturen en om processen mee aan te sturen, bijvoorbeeld bij de assemblage van auto's door robots.

De wetenschap die tegelijk met de ontwikkeling van de computer is ontstaan, is de informatica.

Door de verregaande miniaturisering en snelheidsvergroting is het steeds vaker mogelijk functionaliteit die voorheen in hardware werd aangebracht softwarematig te implementeren. Het grote voordeel van een dergelijke ontwikkeling is dat achteraf functionaliteit kan worden toegevoegd.

In 1981 introduceerde IBM zijn Personal Computer, ofwel de IBM-PC. Dit in navolging van eerdere initiatieven, zoals de Altair 8800 en Apple II computers. De IBM-compatible PC vormde echter de standaard, nadat vele fabrikanten de computer goedkoop kloonden en zodoende het ontwerp standaardiseerden. Inmiddels speelt de PC in het dagelijks leven van veel mensen een essentiële rol.

Opbouw

Enkele besturingssystemen:

De opbouw van de computer is voor te stellen in lagen.

  1. De elektronica waaruit de computer grotendeels bestaat wordt meestal aangeduid met hardware (dat overigens in het Engels een veel bredere betekenis heeft).
  2. Om deze hardware aan te sturen wordt een computer bij het opstarten automatisch geladen met de meest basale software, die nodig is om o.a. de schijfconfiguratie te bepalen, en om te bepalen van welke schijf het besturingssysteem moet worden geladen. Deze laag wordt ook wel firmware genoemd, en staat in de PC wereld bekend als BIOS. Op andere platforms heeft deze code een andere naam, bijvoorbeeld microcode in een IBM System i, MacROM op de Apple Macintosh en Open Firmware op de latere Macs. Na het laden van deze firmware is de computer gereed om een besturingssysteem te laden. En op de huidige Intelmacs wordt er gebruik gemaakt van EFI, de opvolger van de BIOS.
  3. De kern van het besturingssysteem heeft als belangrijkste functies het beheren van het werkgeheugen, het verdelen van de processortijd, het beheren van het interne gegevenstransport, het uitvoeren van programma's, en het verzorgen van een of meer invoer- en uitvoermechanismen. Het besturingssysteem voorziet daarnaast de computer van een werkomgeving waarin allerlei faciliteiten ter beschikking worden gesteld. De meningen lopen uiteen over wat een besturingssysteem moet bevatten, zo vindt Microsoft dat een internet browser ingebakken moet zijn, vindt Sun dat een JVM onontbeerlijk is, en vindt IBM dat OS/400 een ingebouwde database moet hebben. In ieder geval bevat een besturingssysteem faciliteiten om het vaste geheugen (harddisks) te beheren, en om programma's uit te voeren.
  4. De scheiding tussen functies van een besturingssysteem en de onderdelen van de applicatiesoftwarelaag is dus vaag. Onder applicatiesoftware wordt verstaan de programmatuur die wordt gemaakt of aangeschaft om de specifieke functies uit te voeren waarvoor de computer is aangeschaft. Denk hierbij aan boekhoudprogramma's, tekstverwerkers, CRM-software, salarisadministratie en verkoopsystemen, maar ook aan webservers, printerdrivers en allerlei andere hulpprogramma's.

Hardware

Interne hardware:

Mogelijke externe hardware:

Onder hardware wordt verstaan "Alle tastbare onderdelen in en aan de computer". Er wordt onderscheid gemaakt tussen interne hardware en externe hardware. Interne hardware zit in de behuizing van de computer. Externe hardware wordt aangesloten op een van de poorten op de computer.

Veel hardware wordt volgens bepaalde standaarden gemaakt, vooral binnen het segment van de pc. Regelmatig wordt een standaard vervangen door een verbeterde versie, waardoor oudere apparatuur niet altijd meer uitwisselbaar is met nieuwere. Dit kan een reden zijn om een computer volledig te vervangen.

Pc

Een voorbeeld uit de praktijk van de pc: de muis werd in de jaren '80 meestal aangesloten op de seriële poort en de printer op de parallelle poort. Beide poorten konden ook gebruikt worden om te communiceren met een andere computer. De aansluiting voor de muis en het toetsenbord zijn later vervangen door de PS/2-interface. Tegen het einde van de jaren '90 werden muizen uitgerust met een USB-verbinding. Ook de printer, die de afgelopen jaren sterk verbeterd is, werkt tegenwoordig meestal via een USB-poort, hoewel sommige printers ook nog op de parallelle poort aangesloten kunnen worden. Muizen die op de seriële poort aangesloten kunnen worden, zijn tegenwoordig een zeldzaamheid. Communiceren met andere computers gebeurt tegenwoordig bijna uitsluitend in netwerken, met ook hier weer een beperkt aantal standaarden.

Overige architecturen

Andere architecturen dan de pc (zoals de Sun SPARC, IBM RS/6000 of SGI), hebben vaak eigen standaarden. Ook deze zijn uiteraard aan verandering onderhevig. Wel ziet men steeds vaker dat standaarden geharmoniseerd worden en dat apparatuur daardoor met vrijwel alle typen computers kan werken. Een voorbeeld hiervan is de USB.

Het overwicht van de Intel-architectuur betekent ook dat voor veel computermerken Intel de de facto-standaard wordt. Zo werd in 2006 voor het eerst een Apple Macintosh op de markt gebracht met een Intel x86-gebaseerde-architectuur en is de Intel-architectuur bij SUN, HP en IBM de leiding aan het nemen.

Ook interne hardware is aan dergelijke wijzigingen onderhevig. Het moederbord bevat alle aansluitpunten van de interne hardware. Het moederbord bevat chips om data van en naar de processor te dirigeren. Alle interne onderdelen moeten aangepast zijn op het moederbord. Moderne moederborden hebben de nieuwste standaarden in huis: SATA voor de harde schijf, PCI Express voor onder andere de videokaart en de oudere PCI-uitbreidingssleuven.

Als men van een bepaalde standaard wil afwijken, moet men een speciale PCI-kaart of PCI Express-kaart op het moederbord aansluiten die een interface vormt tussen de computer en de "afwijkende" apparatuur. Een voorbeeld is de SCSI-standaard. Deze voorziet net als IDE in een aansluiting op harde schijven en cd-rom-spelers. Apparaten die aan de SCSI-standaard voldoen zijn duurder dan IDE- en SATA-drives. SCSI-apparatuur is wat robuuster, gaat langer mee en is bestand tegen langdurig zware belasting. Het grote voordeel is dat er een groot aantal schijven op één interface kan worden aangesloten. Daarnaast kunnen de volumes van de afzonderlijke schijven worden gecombineerd tot één groot volume, met automatische backupmogelijkheden. Voor IDE-schijven is deze laatste functionaliteit beschikbaar met een RAID-controller.

In de periode waarin de USB-standaard opkwam ondersteunden de oudere moederborden nog geen USB. Men kon een USB-kaart kopen die op de PCI-interface kon worden aangesloten. Moderne moederborden hebben een aantal USB-poorten ingebouwd. Deze ontwikkeling is ook van toepassing op de videokaart, de geluidskaart en de netwerkkaart. Deze zijn geïntegreerd op het moederbord. Als men echter betere prestaties wil krijgen, wat bij het spelen van bepaalde spellen wenselijk is, kan men bijvoorbeeld een videokaart of geluidskaart bijplaatsen. De videokaart of geluidskaart op het moederbord wordt dan uitgeschakeld.

Naast de verschillende standaarden voor randapparatuur en interne apparatuur die aangesloten kan worden op het moederbord bestaan er ook verschillende standaarden voor het moederbord. Deze komen tot uiting in de aansluiting van de voeding en de layout van het bord. De behuizing van de computer moet aan dezelfde standaard voldoen. Sinds 1983 kennen we de XT-standaard. Deze was destijds meer een aanduiding voor een type computer, de IBM PC XT. IBM heeft de toon aangegeven qua architectuur, waardoor andere fabrikanten de architectuur van IBM overnamen om compatibel te blijven. De opvolger AT kwam in 1984. Ook hier geldt: dit is het type computer IBM PC AT. Kenmerkend van deze computers is dat deze computers alleen aan- en uitgezet kunnen worden met een netschakelaar. Als men de schakelaar nog eens indrukt, gaat de computer meteen uit. Problemen ontstonden bijvoorbeeld als de computer werd uitgezet terwijl een bestand werd weggeschreven naar de harde schijf. Bij de eerste versies moest de gebruiker zelf de opdracht geven om de harde schijf in een veilige toestand te zetten, zodat deze niet beschadigde bij het uitzetten van de pc. ATX is de opvolger van AT. De computer kan aangezet worden door toetsenbord of muis te bewegen, via het netwerk, of de aan-uit-schakelaar. Om de computer uit te zetten, geeft men een softwarematige opdracht, waarna de computer de bestanden opslaat en zichzelf uitschakelt. Nadeel is dat de uitgeschakelde computer nog altijd een sluipverbruik aan elektriciteit heeft. In noodgevallen kan men de computer uitschakelen door de drukknop een aantal seconden vast te houden en natuurlijk ook door de stekker uit het stopcontact te trekken. De computer schakelt dan uit zonder te wachten op de opdracht van het besturingssysteem.

Als mogelijke opvolger van ATX wordt BTX genoemd.

Geschiedenis

Mechanische computers

De geschiedenis van de computer begint met de geschiedenis van het rekenen. Vanouds hebben mensen hulpmiddelen ontwikkeld voor berekeningen die niet gemakkelijk uit het hoofd gemaakt konden worden, zoals de kerfstok en het telraam (abacus). Toen de behoefte aan berekeningen steeds complexer werd ontwikkelde men tabellen met hulpgegevens (bijvoorbeeld logaritmetabellen als hulp bij het vermenigvuldigen). Ook de rekenliniaal was een uitvinding om het rekenen makkelijk te maken.

Als er zeer veel gerekend moest worden werden veel mensen ingezet. Deze zaal met rekenaars werd dan ook aangeduid met het woord computer. In het Verenigd Koninkrijk waren naar aanleiding van de koloniale scheepvaart veel centra met menselijke computers ontstaan. Deze maakten tabellen die voor navigatie konden worden gebruikt. Ook in andere gebieden vonden deze tabellen gretig aftrek, zoals de astronomie.

Charles Babbage, een wiskundige, vroeg zich af of de tabellen niet machinaal gegenereerd konden worden. Hiervoor bedacht hij in 1822 de "differentiemachine" (differential engine): een concept voor een machine die tabellen van veeltermen kon uitschrijven. De machine werkte mechanisch en de tandwieltechniek was nog niet geavanceerd genoeg om tot een goed resultaat te komen. Verder veranderde Babbage steeds het ontwerp van de machine.

Aldus kwam hij in 1833 met de "analytische machine" (analytical engine). Deze machine zou met invoer vanaf ponskaarten wiskundige bewerkingen kunnen uitvoeren. Deze machine wordt algemeen gezien als het concept van de computer, maar is nooit gebouwd.

Wel zijn er (nog tot in de tweede helft van de twintigste eeuw) vele mechanische rekenmachines gebouwd en gebruikt. Een van de eerste ontwerpen (1645) was van de hand van Blaise Pascal. Omdat deze machines niet programmeerbaar waren, noemt men ze in het algemeen geen computer.

Pas in 1938 bouwde de Duitse fysicus Konrad Zuse de eerste computer, de Z1. Ook Zuses machine werkte nog mechanisch, maar Zuse had het zichzelf een stuk eenvoudiger gemaakt door van het binaire stelsel gebruik te maken. Enkele jaren later bouwde Zuse de eerste volledig functionele elektromechanische computer, de Z3.

Elektronische computers

Door de Tweede Wereldoorlog kreeg de ontwikkeling van computers een snelle vlucht. In het Verenigd Koninkrijk werd van de Colossus gebruikgemaakt om Duitse geheime codes te kraken, onder andere die van de Enigma-codeermachine. De Colossus was de eerste elektronische computer, gebruikmakend van elektronenbuizen. De eerste computer in de VS was de ENIAC, die enkele klaslokalen in beslag nam. De eerste computer in Nederland was de ARRA bij het Mathematisch Centrum. De eerste computer in een commerciële omgeving was de Miracle, een Ferranti Mark I bij het Shell-laboratorium in Amsterdam.

In de periode dat het permanente geheugen (de harde schijf) nog niet algemeen bestond, was het invoeren van gegevens of programma's in een computer vrij moeizaam. Dit gebeurde oorspronkelijk met schakelaartjes en ponsband, nog iets later met ponskaarten, en in een nog later stadium met magneetbanden.

De computers in de jaren 1950-1980 waren vooral mainframes: zeer grote computers, waar honderden tot duizenden gebruikers gelijktijdig op konden werken. Vooral banken en verzekeringsmaatschappijen gebruikten zulke mainframes op grote schaal. De mainframe was verbonden met de gebruikers via een simpele applicatie op een bureau-computer (vroeger ook wel via een zogenaamde domme terminal). De mainframe is met de komst van de kleine computers nog niet volledig uitgestorven en wordt nog steeds gebruikt door professionele instellingen. De bekendste bouwer van mainframes is IBM.

Miniaturisatie

Met de enorme ontwikkeling van de elektronica en de halfgeleiders, toegepast in transistoren, kon de computer veel kleiner en sneller worden. Later werden de transistors geïntegreerd in een computerchip, of een geïntegreerde schakeling. De microprocessor is zo'n geïntegreerde schakeling. Hoewel microprocessor-gebaseerde computers zoals de Commodore PET (Personal Electronic Transactor) en de Apple II al vanaf het midden van de jaren '70 opgang deden, was de IBM PC uit 1981 het eerste systeem dat expliciet met de naam personal computer op de markt werd gebracht. De pc werd steeds goedkoper en gemakkelijker te gebruiken waardoor steeds meer bedrijven en huisgezinnen er een kochten. De ontwikkelingen gaan voort, zakenmensen gebruiken veelal een laptop om met hun computer op stap te gaan. De steeds verdere miniaturisering leidt er toe dat de kleine Personal Digital Assistant (PDA) met steeds meer mogelijkheden in beeld komt. Ook veel apparaten zoals wasmachines, videorecorders, digitale camera's en dergelijke bevatten tegenwoordig een computer om allerlei zaken te regelen, deze worden dan meestal een ingebed systeem of - in het Engels - embedded system genoemd.

Computertoepassingen

Tegenwoordig worden computers op het werk veelal aangesloten op een computernetwerk, waarbij verschillende gebruikers met een eigen PC gebruikmaken van software en data die op een centrale opslagplaats (server) zijn opgeslagen. Voor het ophalen van bestanden van internet wordt meestal een breedband verbinding gebruikt en in een heel enkel geval nog een modem[inbelverbinding].Breedband verbindingen zijn naast goedkoper ook velen malen sneller dan inbelverbindingen. Een voorbeeld van een breedband verbinding is: computernetwerk, een router, die is gekoppeld aan een breedbandinternetverbinding zoals DSL, kabel, E1, T1 of glasvezel. In het geval van een groot computernetwerk wordt vaak gebruikgemaakt van een proxyserver om de gegevens van het internet te "filteren".

Een toepassing van computers die nog sterk in opkomst is, is die van de kunstmatige intelligentie, welke toegepast wordt in onder andere computerspellen en de robotica.

Thuis worden computers veel gebruikt om computerspellen te spelen, informatie via internet op te zoeken, en voor communicatie door middel van e-mail, chatten (een veel gebruikt programma hiervoor is Windows Live Messenger) en internetforums. Ook telefoneren via het internet is tegenwoordig in opkomst. Een veelgebruikte applicatie hiervoor is Skype. De huidige generatie computers is ook uitstekend te gebruiken om digitale foto- en videobestanden te bewerken. Veel mensen gebruiken de computer ook voor correspondentie, hun administratie of als mediacenter voor het afspelen van muziek of bekijken van foto's.

In het onderwijs wordt de computer gebruikt voor het opzoeken van informatie en tekstverwerking voor het maken van huiswerk zoals werkstukken en verslagen. Steeds meer studenten gebruiken een laptop.

Zie ook